JPH0344907A - 高電圧出力用の小形トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、高電圧負荷の給電回路に利用する昇圧トラ
ンス、例えば、冷陰極螢光灯のドライバーに利用すると
ころの小形トランスに関する。

「従来の技術」 デイスプレィのバックライトとして冷陰極螢光灯が盛ん
に使用されている。

この種の螢光灯のドライバーとしてはプッシュプル回路
からなるインバータが用られることか多く。

中間タップを有する一次コイル、螢光灯が負荷として接
続される二次コイル、帰還作用する三次コイルを備えた
昇圧トランスと、上記中間タップより入力する一次コイ
ルの一方側コイル電流とその他方側コイル電流を上記三
次コイルの帰還作用を受けて交互に断続する第１、第２
トランジスタと、上記−次コイルと共に共振回路を形成
するコンデンサと、ＤＣ電源への交流の影響を消失させ
るように上記中間タップとＤＣ電源との間に接続された
チョークコイルとより構成されている。

上記インバータは、第１、第２トランジスタが交互にＯ
Ｎ動作を繰り返すことで、昇圧トランスが発振動作し、
二次コイルより高電圧の交流電圧が出力する。螢光灯が
この交流電圧の印加により点灯を継続する。

「発明が解決しようとする課題」 デイスプレィのバックライトとして使用する冷陰極螢光
灯の点灯には数千ボルトの交流電圧が必要となる。

反面、このような交流電圧を出力する給電装置について
は可能なるかぎり小形化し、限られた狭いスペースに組
込みできるものが常々要請されている。かかる実情から
昇圧トランスについてもその小形化が進んではいるが、
何分にも小形にして高電圧出力用のものとなる関係で、
絶縁耐圧を確実にし、トランス効率を高めることが重大
な問題となっている。

この種の昇圧トランスは、効率を高めるため、透磁率、
最大磁束密度の高いマンガン系のフェライトコアを使用
し、また、このフェライトコアが導電性であるため、電
気絶縁材のボビンにコイルを巻線し、上記コアをこのボ
ビンに組み付ける構成とし、コアとコイルとの間の絶縁
処理が行なわれている。

このように構成された昇圧トランスは、所定の効率を維
持するようにして小形化されているため、ボビン肉厚を
可能なるかぎり薄くした構造となっており、この結果、
二次コイルに誘起した高電圧によってコアが可成り高い
電圧に帯電する。

また、コアに漏れ電流が流れることで、コアが発熱し、
トランス損失を増加する結果となっている。

また、コアの帯電々圧が高くなると、接近させて組み付
けた他の回路部品に電気的影響を与え、この回路部品を
誤動作させる原因となるなどの問題がある。

本発明は上記した実情にかんがみ、コアの帯電々圧をで
きるかぎり低く抑え、コア帯電々圧による様々な影響を
解決した高電圧出力用の小形トランスを開発することを
目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記した目的を遠戚するため、本発明では、電気絶縁材
からなる巻線枠に少なくとも入力側の低圧コイルと出力
側の高圧コイルとを装備し、さらに、この巻線枠に複数
のコアが組付けられた構成の小形トランスにおいて、高
電圧を発生するコイル部分の近くとなるコアを電気Ｍ！
ａ性、その他のコアを導電性としてなることを特徴とす
る高電圧出力用の小形トランスを提案する。

「作　　用」 高電圧を発生するコイル部分の近くとなるコアを電気絶
縁性のものとすることにより、このコアがボビンとコア
などを介して形成される容量性回路に流れる電流を防止
するように作用するため、コアの帯電が極力少なくなる
。

また、高電圧を発生するコイル部分の近くとならないコ
アは導電性のものとしであるため、透磁率及び最大磁束
密度の大きい、例えば、マンガン系のコアを使用するこ
とで、所定のトランス効率に維持することができる。

「実施例」 次に、本発明の実施例について図面に沿って説明する。

第１図は冷陰極螢光灯のドライバーを示すインバータ回
路図である。

このインバータ回路は、−次コイル１１Ｐ、二次コイル
１１Ｓ、三次コイルＩＩＦを備えた昇圧トランス１１と
、−次コイルＩＩＰと共に共振回路を形成するコンデン
サエ２と、−次コイル１１Ｐのコイル電流を断続させる
スイッ′チング動作用の２つのトランジスタ１３．１４
と、−次コイル１１Ｐの中間タップに接続し、ＤＣ電源
への交流の影響を消失するチョークコイル１５等からな
るプッシュプル回路となっている。

そして、上記インバータ回路では、昇圧トランス１１の
二次コイル１１Ｓに動作安定用コンデンサ１６．１７を
介して螢光灯１８．１９を接続し、また、この二次コイ
ル１１Ｓは回路線２ｏによりＤＣ電源の負極側に連結し
である。

その他、参照符号２１．２２は始動用抵抗、２３＋ｉ　
Ｄ　Ｃ電源の電圧安定用コンデンサである。

上記したインバータ回路はトランジスタ１３．１４が三
次コイルＩＩＦの帰還作用を受けながら交互にＯＮ動作
を繰り返すことで、昇圧トランス１１が発振動作すると
共に共振電流が一次コイル１１Ｐを流れる。

これより、二次コイル１１ｓに誘起した高電圧の交流電
圧が螢光灯１８．１９に印加され、これら螢光打上８．
１９が点灯する。なお、ＤＣ電源を１４ボルトとして螢
光灯↓８，１９に印加する昇圧トランス１１の出力電圧
を２８００ＶＰ　（ＶｐはＯ〜ピークの電圧値をいう）
程度に定めることができる。

一方、本実施例では第２図及び第３図に示した昇圧トラ
ンス１１が使用されている。

この昇圧トランス１１は、ボビン２４の巻線筒部２４ａ
に二次コイル１１Ｓを数千ターン巻線した後、この二次
コイルＩＩＳの表面に絶縁テープ２５を巻付け、さらに
、絶縁テープ２５の上に一次コイルＩＩＰを数十ターン
、三次コイルＩＩＦを数ターン巻線した後、これらコイ
ル表面に絶縁テープ２６が巻付けである。なお、コイル
各々のコイル端部は所定の端子ピン２７にからげて半田
付けしである。

また、上記ボビン２４には同形の２つのＥ形コア２８．
２９が組付けである。

ここで、コア２８は電気絶縁性であるニッケル系のフェ
ライトコアで、コア２９は導電性であるマンガン系のフ
ェライトコアである。

これらコア２８．２９はそれらの中央脚をボビン２４の
両側より巻線筒部２４ａ内に挿入し、両コアの脚端面を
これらの間にスペーサー３０を設けて固着しである。な
お、スペーサー３０はマイラーフィルムなどを用いてギ
ャップの作用をさせる。

さらに、上記した昇圧トランス１１の二次コイルｌＩＳ
は、線間の電位差と容量を少なくして耐電圧に優れるよ
うにした斜向重ね巻きにしたがって巻線しである。

この斜向重ね巻きは第４図に示すように、先ず、ボビン
２４の左側部２４ｂに接近させて図示−点鎖線の如く巻
線し、コイル断面層が三角形となる巻線部ＳＲを形成す
る０図面では自動巻線機によって巻線ピッチを進める関
係で階段状の巻線に示しであるが、実際には角度θをも
ったほぼ直線の対角辺の三角形断面層となる。

引続き巻線部ＳＳを巻線するが、ここでは、図示−点鎖
線の如く、斜め方向の巻き下しと巻き上げを繰返して巻
線する。

さらに、引続き右側鍔２４ｃの近くに巻線部ＳＬを巻線
する。ここでは上記した巻線部ＳＲと反対の逆三角形の
コイル断面層となるように、図示−点鎖線にしたがって
巻線する。

このように斜向重ね巻きされた二次コイル１１Ｓは巻線
Ｓ１が巻き始め１巻線Ｓｎが巻き終りとなるから、巻線
Ｓｎが第１図に示したようにＤＣ＠源の負極側に回路線
２０によって接続されることになる。したがって、巻ｍ
Ｓ１には最も高い出力電圧が発生する。つまり、右側鍔
２４Ｒから左側１２４Ｌ方向に進むほどコイル電圧が高
くなる。

この結果、上記したような斜向重ね巻きされた昇圧トラ
ンス１１は第１図に示したようなプッシュプル回路とし
て使用する場合、第２図及び第３図において二次コイル
の左側部分が高圧となり、二次コイルの右側部分が低圧
となる。

このことから、二次コイル１１Ｓの左側部となる高圧部
分では、ボビン２４、非導電性のコア２８、絶縁テープ
２６、−次コイルＩＩＰ（三次コイルを含む）、Ｍ縁テ
ープ２５を経路とする容量性回路（抵抗とコンデンサか
らなる並列等価回路）が形成されるが、コア２８が電気
絶縁性のニッケル系コアであるため、この容量性回路に
流れる電流が極めて少なくなり、この結果、コア２８の
帯電々圧が低いものとなる。

同様の容量性回路はコア２９側にも形成されるが、こち
らは低電圧の二次コイル部分となるから、導電性のマン
ガン系コア２９であってもこの容量性回路に流れる電流
は少なく、矢張りコア２９の帯電々圧が低くなる。

また、高電圧の二次コイル部分からコア２８．２９を通
って低電圧の二次コイル部分に流れ込む漏れ電流が非導
電性のコア２８の抵抗作用によって極めて少なくなり、
この漏れ電流によるコア２８．２９の発熱が抑制される
ため、トランス損失が少なくなる。

発明者は上記した昇圧トランスエ１について測定を行な
いコアの帯電々圧を求めた。

この測定にあたっては、コアの大きさをＬ＝２５ｍｍ、
Ｄ＝１９．４ｍｍ、Ｈ＝６．８ｍｍに設計した昇圧トラ
ンス１１を第１図に示すようにインバータ回路として組
入れ、その出力電圧を２８００Ｖｐ、出力電流を１４．
２ｍｍＡに設定しコア２８．２９の帯電々圧を測定した
。

なお、ニッケル系のコア２８は透磁率μ＝１５００、最
大磁束密度Ｂ　ｍ　ａ　ｘ　＝　３０００のものを使用
し、マンガン系のコア２９はμ＝２３００、Ｂｍａｘ＝
５１００のものを使用した。

この結果、高電圧側としたニッケル系のコア２８の帯電
々圧が７７Ｖｐ、低電圧側としたマンガン系のコア２９
の帯電々圧が４３０Ｖｐとなることが確認された。

また、上記した昇圧トランス１１と同じ構造とし、ニッ
ケル系のコア２８をマンガン系のコア（μ＝２３００．
Ｂｍａｘ＝５１００）に換えた従来例同様の昇圧トラン
スを同様に測定した。

この結果、高電圧側としたコアの帯電々圧が１↓５０　
Ｖ　ｐ、低電圧側としたコアの帯電々圧が６１０Ｖｐと
なることが確認された。

第５図（ａ）、第５図（ｂ）は本実施例の昇圧トランス
１１について測定した帯電々圧の測定データであり、第
６図（ａ）、第６図（ｂ）は従来例同様の昇圧トランス
について測定した測定データである。なお、Ｖｃεはト
ランジスタのコレクタ〜エミッタ間電圧である。

また、上記測定において、コイル面の温度上昇について
測定した。この結果、本発明の昇圧トランス１１は従来
例同様の昇圧トランスに比べてコイル面の温度上昇がか
なり低くなることが判明した。

第７図〜第１０図は本発明の他の実施例を示すトランス
コアを示している。なお、各回に示した点線はトランス
コイルを示す。

第７図はマンガン系のＥ形コア３１とニッケル系の■形
コア３２を組合せて昇圧トランス１１を構成する実施例
を示し、高電圧となる二次コイル部分に近づけて■形コ
ア３２を配置するようにする。

なお、上記のようにコアをＥ、Ｉとする場合には二次コ
イルＩＩＳの高電圧部分に合せてＥ形コア３１をニッケ
ル系とし、工形コア３２をマンガン系のものとして構成
することもできる。

第８図はマンガン系の２つのＥ形コア３３．３４とニッ
ケル系の工形コア３５とを図示する如く組合せて二次コ
イルの高電圧側を工形コア３５に設けるように構成した
昇圧トランスの実施例である。

第９図は一つの工形コア３６と２つの■形コア３７．３
８とを組合せ、工形コアと工形コアの一方をマンガン系
のコアとし、それら他方をニッケル系のコアとして昇圧
トランスを構成する実施例である。

第工Ｏ図は一つの工形コア３９と２つのＥ形コア４０．
４１とを組合せて昇圧トランスを構成する実施例で、工
形コアとＥ形コアの一方をマンガン系コアとし、その他
方をニッケル系コアとする。

以上、各種の実施例について説明したが、本発明の昇圧
トランスは中間タップや帰還用の三次コイル３Ｆを備え
たプッシュプル回路用のものにかぎらず、高電圧出力用
の一般の小形トランスとして同様に実施することができ
る。

また、第２図及び第３図に示す実施例ではニッケル系の
コア２８の磁気飽和とインダクタンスとがスペーサー３
０によるギャップによって補われているが、コアに余裕
があるときにはこのようなギャップは必ずしも設けなく
ともよい。

ｒ発明の効果」 上記した通り、本発明に係る高電圧出力用の小形トラン
スは高電圧を発生するコイル部分の近くとなるコアを電
気絶縁性、その他のコアを導電性として構成したので、
トランジスタを低下させることなくコアの帯電を極力抑
えることができ、その上、コアの漏れ電流が減少するこ
とから、コアの発熱によるトランス損失が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る小形トランスを冷陰極螢光灯のド
ライバーに昇圧トランスとして備えた一実施例を示す回
路図、第２図は上記昇圧トランスの一部切欠き平面図、
第３図は上記昇圧トランスの縦断面図、第４図は上記昇
圧トランスの二次コイル巻線方法を示す説明図、第５図
（ａ）及び第５図（ｂ）は上記昇圧トランスについて測
定した帯電々圧の測定データを示す図、第６図（ａ）及
び第６図（ｂ）は従来例同様の昇圧トランスについて測
定した帯電々圧の測定データを示す図、第７図〜第１０
図はコア形状を変えた本発明の他の実施例を示す小形ト
ランスの簡略図である。 １１・・・昇圧トランス １１Ｐ・・・−次コイル １１Ｓ・・・二次コイル １１Ｆ・・・三次コイル １２・・・共振回路を形成するコンデンサ１３．１４・
・・トランジスタ エ５・・・チョークコイル １８．１９・・・螢光灯 ２４・・・ボビン ２８・・・ニッケル系のコア ２９・・・マンガン系のコア 第 ト 図 第 図 第 ５ 図 （ａ） 第 図 （ｂ） 第 図（ａ） 第 図 （ｂ） 第 図 ］１ 第 、９ 図 第 図 第 ０ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気絶縁材からなる巻線枠に少なくとも入力側の低圧コ
   イルと出力側の高圧コイルとを装備し、さらに、この巻
   線枠に複数のコアが組付けられた構成の小形トランスに
   おいて、高電圧を発生するコイル部分の近くとなるコア
   を電気絶縁性、その他のコアを導電性としてなることを
   特徴とする高電圧出力用の小形トランス。