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図面 (12)

課題

トロイダルコアを用いたコイルに変わる小型扁平なコイル形状を有すると共に、極めて薄い外形ながら必要性能を提供し得るトランスを提供するものである。

解決手段

複数枚薄板状の渦巻き一次側コイル1と複数枚の薄板状の渦巻き二次側コイル2を交互に重ねて多層構造体Bとしたトランスであって、多層構造体Bの一次側コイル1…同士を接続し、多層構造体Bの二次側コイル2…同士を接続し、多層構造体Bよりさらに最上層及び最下層に薄板状の上遮蔽層3及び薄板状の下遮蔽層4を夫々配設したものである。

概要

背景

トランスは例えばACアダプター等に使用され、一般的に携帯の用に供する二次電池を内蔵した電子機器類は、外部電源装置としてのACアダプターを用いて商用電源より必要な直流電力を得て二次電池の充電及び本体の駆動を行なう。一般的にトランスを備えたACアダプターは、所要電力に依り大小様々な箱型外形を有し、その電気的回路構成は電力変換効率上より専らスイッチングレギュレータ方式が用いられている。この方式に措いては、商用電源と出力回路を分離絶縁するために大型なトロイダルコイルや、スイッチングレギュレータとして機能するためのエネルギー蓄積用各種コイルが用いられる。

概要

トロイダルコアを用いたコイルに変わる小型扁平なコイル形状を有すると共に、極めて薄い外形ながら必要性能を提供し得るトランスを提供するものである。

複数枚薄板状の渦巻き一次側コイル1と複数枚の薄板状の渦巻き二次側コイル2を交互に重ねて多層構造体Bとしたトランスであって、多層構造体Bの一次側コイル1…同士を接続し、多層構造体Bの二次側コイル2…同士を接続し、多層構造体Bよりさらに最上層及び最下層に薄板状の上遮蔽層3及び薄板状の下遮蔽層4を夫々配設したものである。

目的

そこで本発明は、例えば携帯の用に供する電子機器その他の各種電子機器に用いられる所謂ACアダプターに組み込まれるトランスであり、本発明は係る背景に鑑み、機器の厚みを支配する主要因としてのトロイダルコアを用いたコイルに変わる小型扁平なコイル形状を有すると共に、極めて薄い外形ながら必要性能を提供し得るトランスを提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

複数枚薄板状の渦巻き一次側コイル1と複数枚の薄板状の渦巻き二次側コイル2を交互に重ねて多層構造体Bとしたトランスであって、該多層構造体Bの該一次側コイル1…同士を接続し、該多層構造体Bの該二次側コイル2…同士を接続し、該多層構造体Bよりさらに最上層及び最下層に薄板状の上遮蔽層3及び薄板状の下遮蔽層4を夫々配設したことを特徴とするトランス。

請求項2

上記上遮蔽層3及び上記下遮蔽層4と、上記多層構造体Bの側方外周部と、該多層構造体Bの上記一次側コイル1及び上記二次側コイル2の内周部と、にフェライト材を配設した請求項1記載のトランス。

技術分野

(請求項2によれば)所定位置フェライト材を塗布又は蒸着させることで、より完全に発生磁場閉じ込め総合電力伝送効率を高め得る構造を有することができる。

背景技術

0001

本発明は各種電子機器に用いられる、所謂トランストランスフォーマー)に属する。

発明が解決しようとする課題

0002

トランスは例えばACアダプター等に使用され、一般的に携帯の用に供する二次電池を内蔵した電子機器類は、外部電源装置としてのACアダプターを用いて商用電源より必要な直流電力を得て二次電池の充電及び本体の駆動を行なう。一般的にトランスを備えたACアダプターは、所要電力に依り大小様々な箱型外形を有し、その電気的回路構成は電力変換効率上より専らスイッチングレギュレータ方式が用いられている。この方式に措いては、商用電源と出力回路を分離絶縁するために大型なトロイダルコイルや、スイッチングレギュレータとして機能するためのエネルギー蓄積用各種コイルが用いられる。

0003

現在の電子技術に措いては高効率且つ小型なACアダプターを実現する手段としてスイッチングレギュレータ方式がその主流を占めているが、その回路構成上の不可欠な主要素としてトロイダルコアを用いたコイルその他数種のコイル類を用いなければならないため、筐体を薄くしようとする場合には使用部品に依る制限を受けざるを得なかった。

0004

一般的にスイッチングレギュレータ方式のACアダプターでは、その使用部品の物理的形状より、必然的に筐体の厚みが厚く成り、その形状も最小体積化する上で箱型と成らざるを得ず、携帯機器と共に携帯しようとする場合には往々にして不便若しくは不都合感じざるを否めない。

課題を解決するための手段

0005

そこで本発明は、例えば携帯の用に供する電子機器その他の各種電子機器に用いられる所謂ACアダプターに組み込まれるトランスであり、本発明は係る背景に鑑み、機器の厚みを支配する主要因としてのトロイダルコアを用いたコイルに変わる小型扁平なコイル形状を有すると共に、極めて薄い外形ながら必要性能を提供し得るトランスを提供するものである。

0006

上述の目的を達成するために、本発明に係るトランスは、複数枚薄板状の渦巻き一次側コイルと複数枚の薄板状の渦巻き二次側コイルを交互に重ねて多層構造体としたトランスであって、該多層構造体の該一次側コイル同士を接続し、該多層構造体の該二次側コイル同士を接続し、該多層構造体よりさらに最上層及び最下層に薄板状の上遮蔽層及び薄板状の下遮蔽層を夫々配設したものである。

発明を実施するための最良の形態

0007

また、上記上遮蔽層及び上記下遮蔽層と、上記多層構造体の側方外周部と、該多層構造体の上記一次側コイル及び上記二次側コイルの内周部と、にフェライト材を配設したものである。

0008

本発明は、例えば商用電源より直流電力を得る電源装置の一形態である所謂ACアダプターに組み込まれるトランスに属する。このACアダプターはその使途により内部構造が異なるが、小型軽量ながら大電力を扱う場合の多くがスイッチングレギュレータ方式を使用している。この方式は電力変換効率が極めて高く且つ小型軽量化が可能であるが、回路構成上トロイダルコア使用のコイルを用いるため、これら部品物理的配置高さの制約等から筐体を薄く作ることに制限を受ける。本発明はキーコンポーネントであるトロイダルコアを使用したコイルに代わって機能する高周波コイル具現化することで、若干の電力変換効率性能の低下は有るが極めて薄いACアダプターを提供し得る技術を確立したものである。

0009

詳しく説明すると、予め50Hz若しくは60Hzの商用電源電力高周波交流に変換し、所定構造を有する超扁平な高周波トランスに依り高周波レベル電圧を変換する。この高周波トランスは商用電源に直接接続される一次側と、機器側に接続される二次側を動電気的に完全に分離し絶縁する。この高周波トランスは、高周波を扱うという特性を活かして多層基板構造で構成された超扁平コイル形状を有する。また、高周波トランスは、外部に放射される不要な電磁波の遮蔽を施すための遮蔽層を設け、且つこの上下表層並びにトランス外周部と中心部に設けた遮蔽部となるスルーホール内部に、良好な高周波特性を有し且つ磁性体損の少ないフェライト材を塗布又は蒸着させて、磁界的な遮蔽性と共に総合的な電力伝送効率をも合わせ高めている。

0010

図1は本発明の実施例における主要部を成す超低背率高周波コイルの平面図(各部構造図)である。図1は、一次側コイル1として用いるパターンを示しており、本実施例においてはこれを3枚用いる。図2は二次側コイル2として用いるパターンを示しており本実施例においてはこれを3枚用いる。図3は上・下遮蔽層3,4の平面図であり、本実施例においてはこれを上下各1枚ずつ用いる。即ち本実施例では図4に示すように、3枚の一次側コイル1a,1b,1cと3枚の二次側コイル2a,2b,2cとを交互に重ね合わせるよう配設して多層構造体Bとし、さらにその上・下方位置に、上遮蔽層(上遮蔽板)3、下遮蔽層(下遮蔽板)4を配設して、8層の基板構造で高周波コイル7を構成している。

0011

図5は多層構造体B、上遮蔽層3及び下遮蔽層4の全層に渡って各層のコイル、(遮蔽層3,4)を接続する(導通させる)ためのスルーホール端子部5を示し、図6は多層構造体Bの全層に渡る遮蔽用スルーホール部6を示し、図7は高周波コイル7の最上層及び最下層における上・下遮蔽層3,4の遮蔽用スルーホール部6(遮蔽用パターン部)を示す。なお図5から図7では相互に接続されていない独立状の円状パターン縦横に多数配置しているが、この理由は個々の円状パターンに発生する渦電流が相互に流れ合わない様な配慮より成されている。図4は本実施例である8層基板構造の側部断面図であり、最上部より遮蔽層の第1層(上遮蔽層3)、一次側コイル層1aの第2層、二次側コイル層2aの第3層、一次側コイル層1bの第4層、二次側コイル層2bの第5層、一次側コイル層1cの第6層、二次コイル層2cの第7層、最下層である遮蔽層の第8層(下遮蔽層4)である。なおフェライト材を配設(塗布又は蒸着)した遮蔽層第1層(上遮蔽層3)及び遮蔽層第8層(下遮蔽層4)及び多層構造体Bの外周部と中心部の遮蔽用スルーホール部6を黒塗りで表している。即ち、これらのスルーホールにフェライト材を配設して遮蔽用スルーホール部6とし、フェライト材を塗布又は蒸着した部位が所謂EIコア構造を成している、即ち完全な磁気閉じ込め構造を成していることが解る。

0012

さらに具体的に説明すると、本発明のトランスは、プリントパターンで構成した薄板状の渦巻き一次側コイル1と、プリントパターンで構成した薄板状の渦巻き二次側コイル2とを交互に重ね、積み重ねて多層構造体Bとしたトランスである。また、この多層構造体Bの一次側コイル1a,1b,1c同士をスルーホール端子部5に導通用ピンを挿入して接続(電気的に導通)し、多層構造体Bの二次側コイル2a,2b,2c同士をスルーホール端子部5に導通用ピンを挿入して接続(電気的に導通)し、多層構造体Bよりさらに最上層及び最下層に薄板状の上遮蔽層3及び薄板状の下遮蔽層4を夫々配設したものである。なお、図1の一次側コイル1の渦巻きコイルの端部は右スルーホール端子部5aと接続し、図2の二次側コイル2の渦巻きコイルの端部は左スルーホール端子部5bと接続しているため、図示省略の導通用ピンにより上記のように接続が可能となる。

0013

遮蔽用スルーホール部6についてさらに説明すると、上遮蔽層3の表層及び下遮蔽層4の表層と、多層構造体Bの側方外周部(即ち高周波コイル7の側方外周部)と、多層構造体Bの一次側コイル1及び二次側コイル2の内周部(中心部)と、に良好な高周波特性を有し且つ磁性体損の少ないフェライト材を配設したものである。この部位にフェライト材を塗布又は蒸着させることで、より完全に発生磁場を閉じ込め、総合電力伝送効率を高め得る構造を有することとなる。

0014

これにより、最上層及び最下層、高周波コイル7の外周部及び渦巻きコイルの中心部を遮蔽用スルーホール部6(複数のフェライト材が配設されたスルーホール)で完全接続された構造の遮蔽層となり、一次側、二次側各コイル1,2を包み込み、高周波電界を遮蔽する構造となる。従って、高周波トランスは、高周波に変換された電力を効率良く伝送することができる。

0015

図8は本発明の超低背率高周波コイルを用いた具体的な回路構成図である。入力された商用交流電圧は低速整流回路10に依り整流され、平滑回路11でリップルを含んだ直流に変換される。これを図9(a)の各部波形A部に示す。安定化低電圧回路13で動作する高周波発生回路14は、一定の高周波を発生する。これを図9(b)の各部波形B部に示す。この出力が高周波スイッチング回路12を駆動し、超低背率高周波コイルの一次側コイル1に図9(c)の各部波形C部に示す如くA部波形変調を受けた高周波信号として与えられる。なお、伝送効率を高めるために超低背率高周波コイルの一次側コイル1は使用条件下にてスイッチング駆動高周波周波数共振する様に回路処置が施されている。

0016

超低背率高周波コイルの一次側コイル1に密結合されている二次側コイル2には、一次二次コイルの巻き線比に依り定まる逓降された高周波電圧が発生する。これを高速整流回路20で検波整流し、平滑回路21で平滑すると図9(d)の各部波形D部に示すリップルを含んだ低圧直流が得られる。この直流電力をDC−DCスイッチング回路22、基準電圧発生回路23、誤差電圧制御回路24より構成される所謂DC−DCスイッチングレギュレータ回路で処要の安定化した直流出力を得る。なおこの安定化出力には図9(e)の各部波形E部に示す如く、比較誤差に起因するリップルが多少含まれる。

0017

図10は本発明の超低背率高周波コイルを用いた具体的な回路構成図である。主要な回路構成は図8とほぼ同じであるが、図8におけるDC−DCスイッチングレギュレータ回路の制御方式を変更し、DC−DCスイッチング回路22を用いず、フォトダイオード25とフォトトランジスタ16で構成される所謂フォトカプラで一次二次のアイソレーションを取り、誤差電圧制御回路信号を一次側のスイッチング制御回路15に導き、高周波スイッチング回路12自体を直接制御することで二次側直流出力電圧を安定せしめるものである。

0018

この動作における誤差電圧制御回路24の出力波形は図11(f)の各部波形F部の如くである。又、本方式における高周波スイッチング回路12の動作波形は図11(g)の各部波形G部の如く、一次側変調電圧の状態及び二次側出力電力の変化状態に追随して一次側コイル1に送り出す高周波電力量を変化させ、処要の二次側出力安定化性能を得るものである。但し、本方式の場合には図11(j)の各部波形H部に示す如く、回路の制御時間応答性に起因する残留リップル図8の回路構成の方式より多少悪化することは否めない。

図面の簡単な説明

0019

(請求項1によれば)トロイダルコアを使用したコイルに代わって機能する超低背率高周波コイルを具現化することで、若干の電力変換効率性能の低下は有るが極めて薄いトランスを構成することができ、例えば小型のアダプターを提供し得る。

--

0020

図1本発明の一次側コイルの実施の一形態を示す平面図である。
図2本発明の二次側コイルの実施の一形態を示す平面図である。
図3本発明の遮蔽層の実施の一形態を示す平面図である。
図4トランスの側部断面図である。
図5スルーホール端子部を示す説明図である。
図6コイルの遮蔽用スルーホール部を示す説明図である。
図7遮蔽層の遮蔽用スルーホール部を示す説明図である。
図8本発明のトランスを用いた具体的な回路構成図である。
図9図8の回路の各部波形を示す説明図である。
図10 他の具体的な回路構成図である。
図11 図10の回路の各部波形を示す説明図である。

0021

1 一次側コイル
2 二次側コイル
3 上遮蔽層
4 下遮蔽層
二層構造体
B 多層構造体

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